Forças internas na estrutura da ponte durante a transferência de carga

O cálculo das forças internas dos elementos da estrutura foi feito durante o processo de transferência de carga, em todas as fases, pelo consultor Dot. Ing. Massimo Marini.

Entretanto, quando da análise dos elementos uma questão que foi levada em consideração foi a de que o estado inicial de tensão dos elementos não pôde ser obtido tão precisamente, pois levado em consideração o estado hiperestático do sistema e a interação entre os elementos do sistema de suspensão em equilíbrio com a treliça e as barras de olhal existentes no interior da treliça. Porém, havia várias soluções de tensões internas para a geometria da treliça, obtida a partir do levantamento topográfico com diferentes esforços nas cordas e diagonais, sendo que o estado de tensão apresentado inicialmente foi só um dos possíveis estados.

Para o cálculo de variação das forças internas e das reações subsequentes nas diferentes etapas do processo de transferência de carga pela ação dos macacos no decorrer das operações, foi realizada a adição ao estado de tensão inicial adotado. Como forma de comparação dos resultados com os esforços calculados, foram analisados os projetos iniciais de Machado (Machado da Costa & de Faria Belo, 1926) e Steinman (Steinman & W. G. Grove, 1926-1928). Dessa forma, as forças axiais que ocorreram durante o processo de transferência de carga, em valor absoluto – tração e compressão, e a comparação dos valores máximos com a ponte em serviço, tudo observando os dados do projeto, encontram-se resumidamente na tabela abaixo.

Tabela 1 - Rácio de esforço axial máximo face aos valores de projeto

Fonte: Teixeira Duarte

Conforme análise da tabela acima, é possível inferir que mesmo com os rácios menores que 1, isto não foi capaz de comprometer a segurança da estrutura. Porém, em determinados itens, como por exemplo, a corda inferior, montantes e algumas diagonais, as forças no decorrer do processo de transferência de carga foram compressivas, enquanto que com a ponte em serviço deveria ser de tração ou vice- versa.

Já da figura abaixo – Figura 45, é possível verificar que as diagonais da treliça (identificadas) apresentaram tensões elevadas e conjugadas a um cumprimento comprometedor da resistência do elemento à encurvadura. Então, com a finalidade de que se evitasse qualquer dano à estrutura, foi sugerido um reforço de 12 elementos com um perfil externo, aumentando assim a inércia e reduzindo o cumprimento da encurvadura.

Figura 45 - Diagonais a reforçar para o processo de transferência de carga.

Fonte: Teixeira Duarte

Os elementos, durante as operações de transferência de carga, ainda estavam sujeitos às variações de suas forças internas, o que provocaria alterações em seu comprimento e movimentações relativas entre as peças da treliça. Além disso, através da remoção das barras de olhal que formam a corda superior da treliça, ainda ocorreu a interrupção do contraventamento da estrutura, o que poderia acarretar

danos aos elementos existentes, aumentando a tensão e acarretando à deformação definitiva dos elementos.

Como forma de minorar o problema mencionado acima, foi instalado um contraventamento adicional em cabo de aço com diâmetro de 5/8” entre os montantes dos lados norte e sul, capaz de garantir o posicionamento relativo do painel norte com o painel sul, conforme ilustra a Figura 46.

Figura 46 - Esquema do plano transversal entre montantes do lado Norte e Sul.

Fonte: Teixeira Duarte

4 Transferência de carga segunda parte

Para a segunda etapa do processo de transferência de carga, realizou-se a montagem dos novos elementos, bem como a transferência do próprio peso da treliça e das demais estruturas apoiadas para o sistema de suspensão, que era formado pela barra de olhal e pelos cabos pendurais.

Como já dito anteriormente, somente quando a geometria da ponte estabeleceu tensões nulas nos elementos antigos (comprimento entre os nós de ligação) foi possível a montagem dos novos elementos. Sendo que, para a correta instalação destes elementos, a ponte precisou estar na mesma geometria que se encontrava no instante da desmontagem, visto que as novas peças foram dimensionadas tendo por base o levantamento de campo e a aplicação de correções pela determinação analítica dos alongamentos. E, também, para a correta instalação

dos novos elementos, foi necessário realizar pequenos ajustes à geometria da ponte para que assim pudesse corresponder ao comprimento das partes.

Tem-se, portanto, que o procedimento apresentado para a montagem foi o procedimento inverso realizado quando da desmontagem, o que se fez repetirem as transformações geométricas da ponte, ocasionadas pelas elevações do tabuleiro, movimentação das torres principais e do suporte e elevação das barras de olhal.

Então, ao contrário do que havia sido feito no processo de desmontagem, na montagem ocorreu o aumento gradual do esforço axial de tração nas barras de olhal até que se atingisse a carga que correspondia ao suporte da treliça do vão pênsil, gerada através dos elementos principais do sistema de suspensão.

O método empregado para a transferência de carga foi dividido em 4 fases, levando em consideração a natureza do processo envolvido e os objetivos parciais, sendo que cada fase estava dividida em etapas definidas no projeto executivo. Dentre estes momentos, o mais crítico era sempre a conclusão de cada etapa, pois era neste momento que se realizava a análise do sistema de monitoramento, de topografia, das cargas nos macacos e que era feito um balanço com os valores teóricos.

Havia, ainda, outra subdivisão em operações dentre as etapas de movimentação da treliça, barras de olhal e pendurais. Estas operações consistiam em procedimentos que necessitavam ser executados sem interrupção, com prévia programação, para que nada pudesse interferir na conclusão dos trabalhos, observando, claramente, todas as condições técnicas e condições meteorológicas adequadas.

A montagem das barras de olhal que formam a corda superior da treliça entre os alinhamentos 16C e 16 foi o que deu início ao procedimento de montagem, na Fase 5-A. Em seguida foi realizada a movimentação da treliça pelos macacos, em etapas inversas às das Fase 4: abaixamento dos extremos e elevação a meio vão – etapas B e C. Ainda no final da Etapa B, foram instalados os apoios pendulares nas extremidades da treliça.

Passando para a Fase 6A, foram movimentadas as torres principais em direção à margem, no valor de 160mm para a torre T7 e de 140mm para a torre T8, quando se iniciaram as montagens das barras de olhal fora da treliça. No que diz respeito ao vão pênsil, a montagem foi efetuada com as barras estando numa posição elevada, correspondendo ao comprimento não tensionado, quer dizer, suportes das torres provisórias na posição da desmontagem das barras antigas. E, já que a

ancoragem nos maciços foi reposicionada, os suportes dos viadutos foram ajustados ao novo posicionamento da barra de olhal.

No período entre a finalização da montagem de todas as barras de olhal e previamente ao início do procedimento de transferência de carga para o sistema de suspensão, a carga máxima estava aplicada à ESP. Por esta razão, foi preciso sincronizar o início da montagem das barras com a liberação dos trabalhos de montagem das ancoragens das barras de olhal nos maciços continental e insular.

Assim que concluídas a montagem das barras, foi retomado o procedimento de transferência de carga – Fase 6B, ocorrendo o inverso do procedimento da Fase 3: abaixamento das barras que formam a catenária no vão pênsil. Nesta fase ainda ocorreu a movimentação dos pilones e o tensionamento gradual do sistema principal de suspensão, até que se atingisse o alívio completo da carga pelas barras de olhal nas EAS no vão pênsil.

Passando para a Fase 7, ocorreu a montagem dos novos cabos pendurais, inversamente ao que foi executado na desmontagem, tendo ocorrido do alinhamento 14 em direção ao alinhamento 2.

Por fim, para concluir o procedimento de transferência de carga, na Fase 8, procedeu-se ao abaixamento do tabuleiro da ponte para a sua posição inicial. No decorrer desta fase, ocorreu a movimentação dos pilones em direção ao centro e o consequente tensionamento das barras de olhal, que, nos viadutos,

Ainda antes de ser finalizada a Fase 8, as estruturas foram desmontadas para que o peso não fosse transmitido para o sistema de suspensão e foi iniciada a montagem de parte do pavimento da ponte que é constituído de transversinas auxiliares, grades e placas ortotrópicas.

Figura 47 – Placa de grades pavimento da ponte

Fonte: do autor

Outro fator que foi capaz de influir os resultados da extensometria foi o efeito térmico, que, durante o dia, por sua incidência direta nos sensores e à grande inércia térmica que as seções apresentavam. Já foi referido previamente acerca do deslocamento vertical na ordem de 200mm a meio vão na ponte acarretado pelo efeito da temperatura. Este foi o motivo encontrado para que as elevações ou abaixamentos da ponte fossem realizados no período noturno, quando ocorre menor variação térmica da estrutura e, mesmo que ocorra, era mínima.

4.1 Fase 5 – Montagem das barras de olhal no centro da treliça e movimentações